بفضل خصائصها الكهرضغطية والعزلية الممتازة ودرجة حرارة كوري العالية مقارنة بأفلام الكهرضغطية الأخرى، تم استخدام أفلام تيتانات الزركونيوم الرصاصية (PZT) في العديد من المجالات، من الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) إلى أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية إلى مجمعات الطاقة، حيث تلعب دورًا رئيسيًا [1]. في عملية تحضير المواد، كان تحسين اتساق واستقرار أداء المواد ملاحقة مستمرة للمشكلة.
نجح Youcao Ma et al. [2] في دمج فيلم PZT بسمك ميكرون على رقاقة سيليكون بقياس 3- بوصة من خلال مزيج من الرش المغناطيسي متوسط درجة الحرارة والمعالجة الحرارية السريعة (RTP). على وجه الخصوص، تمت مناقشة توحيد فيلم PZT على الرقاقة بأكملها بعد RTP، بما في ذلك اختلاف اتجاه البلورة وشكل السطح وتكوين العنصر في مواضع مختلفة.
يوضح الشكل 1 أن أفلام PZT لها اتجاه شبكي (001) مماثل، ومورفولوجيا السطح، وتوزيع العناصر في مواقع مختلفة، مما يشير إلى أن معالجة RTP تساعد في تحقيق التوحيد لأفلام PZT. يمكن العثور على أنه قبل معالجة RTP، يظهر طور Py فقط في فيلم PZT، وبعد معالجة RTP، يظهر بشكل أساسي طور Pe الموجه (001) في فيلم PZT. بالإضافة إلى ذلك، أظهر سطح أفلام PZT المعالجة بواسطة RTP حبيبات عمودية مرتبة بشكل وثيق بدون شقوق أو ثقوب واضحة.
تظهر الخصائص العازلة والكهربائية الحديدية لأغشية PZT في مواضع مختلفة على الرقاقة بعد معالجة RTP، بما في ذلك الثابت العازل النسبي وحلقة الهستيريسيس الكهروضوئية والخسارة العازلة. ومن بينها، فإن مورفولوجيا السطح ناعمة للغاية ولا توجد عيوب واضحة، مما يشير إلى أن أغشية PZT تتمتع بجودة سطح جيدة. يتغير الثابت العازل النسبي والخسارة العازلة مع تغير المجال الكهربائي، مما يُظهر حلقة فراشة كهروضوئية نموذجية، مما يثبت أن أغشية PZT تتمتع بخصائص كهروضوئية جيدة. تُظهر منحنيات المجال الكهربائي الاستقطابي أيضًا خصائص كهروضوئية نموذجية، مما يشير إلى أن أغشية PZT تتمتع بخصائص كهروضوئية جيدة.
لذلك، تساعد معالجة RTP على تحسين البنية الدقيقة وخصائص أغشية PZT، بحيث يكون لها اتجاه شبكي (001) مماثل، ومورفولوجيا السطح وتوزيع العناصر في مواقع مختلفة، مما يساعد على تحسين اتساق وأداء الأغشية.